WO2003051594A1 - Trennvorrichtung und verfahren zur erzeugung von punktkontakten - Google Patents

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WO2003051594A1
WO2003051594A1 PCT/DE2002/003415 DE0203415W WO03051594A1 WO 2003051594 A1 WO2003051594 A1 WO 2003051594A1 DE 0203415 W DE0203415 W DE 0203415W WO 03051594 A1 WO03051594 A1 WO 03051594A1
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separating device
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Taghi Tawakoli
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Fachhochschule Furtwangen
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    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27B—SAWS FOR WOOD OR SIMILAR MATERIAL; COMPONENTS OR ACCESSORIES THEREFOR
    • B27B3/00—Gang saw mills; Other sawing machines with reciprocating saw blades, specially designed for length sawing of trunks
    • B27B3/22—Gang saw mills; Other sawing machines with reciprocating saw blades, specially designed for length sawing of trunks with horizontally-reciprocating saw frame
    • B27B3/26—Mechanisms for producing the reciprocating movement of the saw frame; Arrangements for damping vibrations; Arrangements for counter-balancing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/06—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with reciprocating saw-blades
    • B28D1/068—Components, e.g. guiding means, vibrations damping means, frames, driving means, suspension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/042—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with blades or wires mounted in a reciprocating frame

Definitions

  • the invention relates to a cutting method for machining a workpiece on a workpiece holder with a cutting tool, the longitudinal ends of the cutting tool each being guided on one of two guide planes arranged at an angle to one another, so that the cutting tool is pivoted about its transverse axis and the transverse axis performs an arc movement and one relative infeed movement between the workpiece and the guide levels takes place by means of an infeed device.
  • the invention relates to a separating device, in particular for sawing wafers in microelectronics, comprising a workpiece holder, a tool frame for holding at least one separating tool, a rail arrangement with two guide planes which are arranged at an angle to one another and are spanned by the tool frame, which longitudinal ends of the separating tool receives, and is pivotally connected to guide carriages, each of which is assigned to one of the guide levels and movable along the rail arrangement and a feed device for moving the workpiece holder or the rail arrangement in the direction transverse to a surface of the workpiece holder.
  • the disconnection process is a point contact disconnection process. It is an essential feature of a point contact separating method that the contact between the separating tool and the workpiece takes place in a punctiform zone during the separating process.
  • a device for cutting a band-shaped material in which a movable knife is pivoted relative to a fixed knife with the aid of an eccentric disk.
  • the movable knife executes a swiveling movement so that the point of contact of the two knives moves along the cutting edges.
  • the device provides for cutting the workpiece in one operation.
  • the disadvantage here is that the movable knife only executes a swiveling or rolling movement without being moved in the lateral direction.
  • this device works without utilizing a sawing effect, which limits the use of this device to easily cut materials.
  • the inclination of the knife relative to the material to be cut is predetermined by the dimension of the eccentric disc and is therefore not variable.
  • a point contact stone saw is known from DE 1 230 345, which is provided with two separate drives.
  • the workpiece is rocked with the help of cams, while the cutting edge oscillates periodically in a linear motion.
  • the cutting tool accordingly executes a cycloidal movement relative to the workpiece, so that essentially point-shaped contact zones are formed between the cutting edge and the workpiece and, at the same time, a sawing movement is carried out by the linear oscillation of the cutting tool.
  • a disadvantage of this design is the fact that two separate drives are provided here, which means an increased need for devices and takes up unnecessary space.
  • the swiveling movement of the workpiece must take place at the same frequency as the linear oscillation of the cutting tool, which is complex, particularly with heavy workpieces, and is associated with high energy consumption.
  • a point contact pendulum saw is known with which a sawing process with point contact can be carried out using a concave saw blade which is suspended in a pendulum manner.
  • the contact point between the workpiece and the cutting tool moves continuously along the workpiece.
  • the saw blade is guided through roller bearings on a cycloid, but the orientation of the cutting tool does not change. A lateral and rolling motion is thus superimposed.
  • the shape of the cutting contour is determined by the shape of the saw blade and is therefore not variable.
  • the oscillating suspension of the separating device is particularly problematic with this device, since oscillating structures easily generate lateral vibrations, which generates shear forces. These put a strain on the structure, result in increased material wear and have a negative impact on the quality of the cut. When sawing wafers, however, precise processing is very important. Furthermore, the maximum working frequency is severely limited by the inertial forces occurring at higher frequencies.
  • the object of the invention is to propose a separation method and a separation device with a simple structure and at the same time a higher cutting accuracy.
  • the cutting tool which is received by a tool frame, is guided in such a way that the longitudinal ends of the cutting tool each move on one of two guide planes arranged at an angle to one another.
  • the angular arrangement of the guide planes has the effect that, by moving the longitudinal ends of the cutting tool, the tool is pivoted about its transverse axis (y direction) and the transverse axis simultaneously performs an arc movement.
  • a sawing process is carried out by the lateral movement of the cutting tool, the point of contact moving along the workpiece being realized by the constantly changing inclination of the cutting tool.
  • the contact point of the cutting tool with the workpiece therefore shifts both along the workpiece and along the cutting tool, so that the abrasion (material wear) resulting from the sawing process occurs evenly along the entire length of the cutting tool.
  • the workpiece to be machined and the cutting tool can be moved towards or away from one another with the aid of a feed device.
  • an advantage over a pendulum-suspended device is that the shear forces that frequently occur in pendulum-suspended devices, which result from lateral vibrations of the system, due to the rigid construction of the guide rails of the described Separation device can be largely avoided.
  • the device has a relatively simple structure and is designed to save space, since the arrangement takes up hardly more space than the space in which the tool executes its movement, whereas in the case of pendulum saws, a lot of space is required for the pendulum suspension.
  • Pendulum saws are known to have a very low natural frequency due to the large distance between the suspension point and the center of gravity of the cutting tool, as a result of which the maximum working frequency is severely limited by the inertia forces occurring at higher frequencies.
  • the workpiece is preferably fed using the feed device at the times at which the cutting tool is in one of its two extreme positions, i.e. when the cutting tool has reached its maximum inclination with respect to the workpiece.
  • the cutting tool is then approximately in one of the guide levels.
  • This position generally also represents the turning point, i.e. the point at which the carriages and thus also the lateral and pivoting movement change their direction and the tool frame is at rest for at least a short time.
  • the workpiece can then be moved in the direction of the cutting tool, for example, without impairing the sawing process.
  • the pivoting of the guide rails preferably takes place in each case around the connection points of the guide rails with a machine bed on which the guide rails are fastened.
  • the infeed of the workpiece and / or the angular adjustment of the guide rails take place during the movement of the cutting tool.
  • the guide rails are arranged during the implementation of the method in such a way that the cutting line of the guide planes lies below the cutting tool, it is possible to produce cuts which have the shape of a recess. This can be used to provide a workpiece with cuts without cutting through the edge of the workpiece.
  • the method is preferably used for processing wafers, in particular for chip separation, but is in no way limited to this application.
  • the size of the separating device therefore depends on the area of application and can range from a few decimeters to a few meters.
  • the separating device comprises a workpiece holder, which can be moved towards or away from a separating tool with the aid of an infeed device and a tool frame for holding the separating tool.
  • the heart of the device is a rail arrangement which forms two guide planes which are arranged at an angle to one another.
  • the rail arrangement consists of one or more, but preferably two, rail sets, one rail set each comprising two guide rails which are arranged at an angle to one another and form the above-mentioned guide planes.
  • Guide carriages preferably one guide carriage per guide rail, are movable on the guide rails, which are connected to the tool frame in such a way that the sides of the tool frame, which receive the longitudinal ends of the cutting tool, can move on the guide planes formed by the guide rails, and that the tool frame is pivotable relative to the guide carriage.
  • the tool frame spans the rail arrangement.
  • the guide planes ideally enclose an angle ⁇ > 90 ° with one another, so that with a constant tool frame length for each position of a carriage on the associated guide rail there is a position of the opposite carriage on the corresponding opposite guide rail. This means that the carriages can move continuously along the guide rails.
  • the guide planes are preferably arranged such that they enclose a corresponding angle r with respect to the surface of the workpiece receptacles, ie the end points of the guide rails of a rail set preferably form an isosceles triangle. This enables symmetrical machining of the workpiece.
  • angles between the guide rails and the surface of the workpiece holder are variable. This can be achieved by the guide rails each around an axis parallel to the transverse axis of the cutting tool (y direction) are pivotable.
  • the possibility of varying the inclination of the guide rails allows the processing of workpieces of different sizes and enables a selection of differently shaped cutting contours with which the workpiece can be provided. It is therefore possible to individually adapt the device to the workpiece to be machined.
  • the guide rails can be adjusted manually or by a motor.
  • the cutting line of the guide planes is preferably above the cutting tool. With such an arrangement, convex cutting contours can be generated.
  • the cutting line of the guide planes can also be located below the cutting tool. It is also conceivable, by means of a pivotable arrangement of the guide rails as described above, to design the device in such a way that the guide rails can be transferred from a position with a cutting line of the guide planes above the cutting tool to a position with a cutting line of the guide planes below the cutting tool.
  • the workpiece holder is designed to be tiltable. This enables the cutting tool to penetrate the workpiece at an angle, for example to produce cuts which are oriented at an angle to the surface of the workpiece holder.
  • the Tool frame For receiving the cutting tool in the tool frame, the Tool frame preferably a clamping device, wherein several cutting tools can be accommodated in a tool frame. It is advantageous if the cutting tools can be replaced individually.
  • spacers are placed between the individual cutting tools, so that the cutting tools can be arranged at a defined distance from one another. Precise positioning of the cutting tools is particularly important for sawing wafers in microelectronics. For example, required for the chip separation parallel to each other and equidistantly spaced separating tools.
  • Cutting tools with a straight cutting edge are preferably used in the cutting device, i.e. in this case the cutting edge has no curved contour.
  • Separating sheets with an abrasive coating can be used as cutting tools.
  • a cutting tool with a defined cutting edge such as saw blades or knives with edge grinding.
  • Cutting tools with profile can also be used. Profile sections can thus be created.
  • conventional devices grinding devices
  • the workpiece is heated up strongly. This thermal load proves to be particularly problematic when machining titanium workpieces.
  • profile cuts can be made using appropriately profiled cutting tools, unnecessary heat exposure being avoided by the point contact.
  • One possible area of application is the processing of aircraft turbines. Fir tree profiles are required here at the end of the turbine blades to accommodate the blades in a housing. In order to ensure the most effective use of the device with regard to the space requirement, it is advisable to use cutting tools in which the cutting edge extends over the entire length of the cutting tool.
  • Wires are also suitable as cutting tools. It is advantageous to provide the wires with a feed device. It is e.g. conceivable to use endless wires that circulate within the tool frame. This creates an additional sawing effect and even material wear. To do this, it is sufficient if the wires run around within the tool frame in about one minute.
  • Figure 1 is a schematic representation of a separation device.
  • FIG. 4a shows a cross section of a tool frame
  • Fig. 5a is a side view of a coated with an abrasive coating
  • Fig. 5b shows a cross section of the coated with abrasive coating
  • Fig. 1 shows a cross section through a cutting device 1 for cutting processing a workpiece 13 by means of a cutting tool 6.
  • Das Workpiece 13 is located on a workpiece holder 2, which can be moved in the z direction (ie toward or away from the cutting tool 6) with the aid of an infeed device 3.
  • the cutting tool 6 is clamped in a tool frame 5.
  • the tool frame 5 is connected, for example by means of bolts 18, to the guide carriage 1 1 a, 1 1b in such a way that the tool frame 5 can be pivoted relative to the guide carriage 1 1 a, 1 1b.
  • the movement of the guide carriages 11a, 11b takes place along guide rails 7a, 7b of a rail arrangement 7 which is arranged on a machine bed 4 in such a way that the guide rails 7a, 7b form an angle ⁇ > 90 ° with one another.
  • the position of the workpiece holder 2 is shown centered in the figures with respect to the guide rails 7a, 7b. However, this is not absolutely necessary.
  • the guide carriages 1 1 a, 1 1 b can be moved along the rail arrangement 7. If, for example, one of the guide carriages 1 1 a, 1 1 b is moved upwards along the rail arrangement, the guide carriage opposite it inevitably moves down along the rail arrangement 7.
  • the rail arrangement 7 preferably comprises four guide rails 7a, 7b, two of which are each parallel and form a guide plane 8 or 9, with a guide rail on each guide rail 7a, 7b gen 1 1 1 a, 1 1b is movable.
  • the guide levels 8, 9 are set against each other and enclose the angle ⁇ .
  • the guide carriages 1 1 a, 1 1 b have to be moved back and forth along the rail arrangement 7. This happens, for example in the case of wafer processing, at a frequency of preferably Vi to 10 Hz.
  • 2a to d show the movement sequence of a separating tool 6 using the example of a cuboid workpiece 13 and illustrate the movement of a contact point 21 during the movement of the separating tool 6, with the illustration showing the representation of the tool frame 5 and the guide carriage 11a, 1 1b was waived.
  • the separating tool 6 In the starting position (FIG. 2a), the separating tool 6 is in its right extreme position. In this position, the cutting tool 6 or its cutting edge 20 encloses the maximum angle with the surface 17 of the workpiece holder 2 and is located approximately in the first guide plane 8.
  • the workpiece 13 is moved so far in the direction of the cutting tool 6 by means of the feed device 3 moved until the cutting tool 6 and the workpiece 13 have contact.
  • the contact point 21 of the cutting tool 6 with the workpiece 13 is located on the right edge of the workpiece 13.
  • the separating tool 6 performs a sawing operation on the contact zone. Since the cutting tool 6 executes an arcuate movement due to the geometry of the arrangement, it initially loses contact with the workpiece 13 due to the change in inclination and the associated upward movement (z direction) (FIG. 2b). The right edge area of the workpiece has already been sawn, the depth of cut depending on the pressure with which the workpiece is pressed against the cutting tool.
  • a contact point 21 of the separating tool 6 with the workpiece 13 is formed again, specifically on the left edge of the workpiece 13.
  • the workpiece 13 can now continue using the feed device 3 are moved in the direction of the cutting tool 6 (z direction) so that the cut can be deepened in the next cutting step.
  • the cutting tool 6 can then be guided over the workpiece again.
  • 3a, 3b illustrate that the choice of the angle 'between the guide planes 8, 9 and the surface of the workpiece holder 2 can produce more or less curved cutting contours.
  • Cutting tools 6 with a straight cutting edge 20 have the advantage that they are available inexpensively and can be used universally. Deviating from the rectilinear design of the cutting edge 20 in the cutting tool 6 shown in the figures, it is also possible to provide cutting edges 20 which have a contour curved in the cutting plane, as long as the contour of the cutting edge 20 and the contour of the workpiece surface in the cutting plane have different radii of curvature have and the cutting edge 20 of the cutting tool 6 has an essentially two-dimensional contour. Deviations from the two-dimensional design are possible insofar as a relative movement between the cutting edge 20 and the workpiece 13 for carrying out the cutting or sawing process is not hindered.
  • the guiding of the separating tool 6 on a variable rail arrangement 7 allows the cutting contours to be flexibly designed with simple means and therefore numerous possible uses of the separating device 1.
  • the method can be used not only in microelectronics for processing wafers, but also, for example, in the metal industry or be used when processing granite blocks.
  • FIGS. 4a, 4b show a cross section or a top view of a tool frame 5.
  • the tool frame 5 there is a clamping device 19, with the aid of which the separating tool 6 is clamped in the tool frame 5.
  • the bolts 18 serve to mount the tool frame 5 in the guide carriage 11.
  • spacers 12 can be arranged between the separating tools 6 so that the separating tools 6 cannot slip against one another even under load.
  • the separating tools 6 and spacers 12 can be replaced individually, so that both the number of separating tools 6 and the distances between the separating tools 6 can be freely selected.
  • a suitable cutting tool 6 is shown by way of example in FIGS. 5a, 5b.
  • This is a cutting disc that is coated with an abrasive coating 15 (e.g. CBN or diamond) to form a cutting edge.
  • an abrasive coating 15 e.g. CBN or diamond

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Trennverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens an einem Werkstück (13) auf einer Werkstückaufnahme (2) mit einem Trennwerkzeug (6), wobei die Längsenden des Trennwerkzeuges (6) jeweils auf einer von zwei zueinander winkelig angeordneten Führungsebenen (8, 9) geführt werden, so dass das Trennwerkzeug (6) um seine Querachse (16) verschwenkt wird und die Querachse (16) eine Bogenbewegung ausführt und eine relative Zustellbewegung zwischen Werkstück (13) und Führungsebenen (8, 9) mittels einer Zustellvorrichtung (3) erfolgt.

Description

Trennvorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Punktkontakten
Die Erfindung betrifft ein Trennverfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes auf einer Werkstückaufnahme mit einem Trennwerkzeug, wobei die Längsenden des Trennwerkzeuges jeweils auf einer von zwei zueinander winkelig angeordneten Führungsebenen geführt werden, so dass das Trennwerkzeug um seine Querachse verschwenkt wird und die Querachse eine Bogenbewegung ausführt und eine relative Zustellbewegung zwischen Werkstück und Führungsebenen mittels einer Zustellvor- richtung erfolgt.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Trennvorrichtung, insbesondere zum Sägen von Wafern in der Mikroelektronik, umfassend eine Werkstückaufnahme, einen Werkzeugrahmen zur Aufnahme zumindest eines Trennwerkzeuges, eine Schienenanordnung mit zwei Führungsebenen, welche winkelig zueinander angeordnet sind und vom Werkzeugrahmen überspannt werden, welcher Längsenden des Trennwerkzeuges aufnimmt, und schwenkbar mit Führungswagen verbunden ist, die j eweils einer der Führungsebenen zugeordnet und längs der Schienenanordnung bewegbar sind, und eine Zustellvorrichtung für die Bewegung der Werkstückaufnahme oder der Schienenanordnung in Richtung quer zu einer Oberfläche der Werkstückaufnahme.
Bei dem Trennverfahren handelt es sich um ein Punktkontakt-Trennver- fahren. Wesentliches Merkmal eines Punktkontakt-Trennverfahrens ist es, dass während des Trennvorganges die Berührung zwischen dem Trennwerkzeug und dem Werkstück in einer punktförmigen Zone erfolgt.
Zur Erzeugung von Punktkontakten bei einem Trennvorgang, insbesondere bei einem Sägevorgang, ist es bekannt, Trennwerkzeuge gegenüber dem Werkstück zu verschwenken, um einen sich entlang des Werkstückes bewegenden Kontaktpunkt zu realisieren.
So ist aus der DE 32 48 750 C2 eine Vorrichtung zum Schneiden eines bandförmigen Materials bekannt, bei der mithilfe einer Exzenterscheibe ein bewegliches Messer gegenüber einem festen Messer verschwenkt wird. Das bewegliche Messer führt hierbei eine Schwenkbewegung aus, so dass sich der Berührungspunkt der beiden Messer entlang der Schneiden bewegt. Die Vorrichtung sieht vor, das Werkstück in einem Arbeitsgang zu durchtrennen.
Nachteilig hierbei ist, dass das bewegliche Messer lediglich eine Schwenk- bzw. Abrollbewegung ausführt ohne dabei in lateraler Richtung bewegt zu werden. Somit arbeitet diese Vorrichtung ohne Ausnutzung eines Sägeeffektes, was die Anwendung dieser Vorrichtung auf leicht zu durchtrennende Materialien beschränkt. Zudem ist die Neigung des Messers gegenüber dem zu durchtrennenden Material durch die Abmessung der Exzenterscheibe vorgegeben und daher nicht variabel.
Aus der DE 1 230 345 ist eine Punktkontakt-Steinsäge bekannt, welche mit zwei getrennten Antrieben versehen ist. Das Werkstück wird mithilfe von Kurvenscheiben in eine schaukelnde Bewegung versetzt während die Schneidkante in einer linearen Bewegung periodisch oszilliert. Das Trennwerkzeug führt demnach relativ zum Werkstück eine zykloidale Bewegung aus, so dass sich im Wesentlichen punktförmige Kontaktzonen zwischen der Schneidkante und dem Werkstück ausbilden und gleichzeitig, durch die lineare Oszillation des Trennwerkzeuges, eine Sägebewe- gung ausgeführt wird.
Nachteilig an dieser Konstruktion ist die Tatsache, dass hier zwei separate Antriebe vorgesehen sind, was einen erhöhten Bedarf an Geräten bedeutet und unnötig Platz in Anspruch nimmt. Zudem muss die Schwenkbewegung des Werkstückes mit derselben Frequenz erfolgen wie die lineare Oszillation des Trennwerkzeuges, was besonders bei schweren Werkstücken aufwendig und mit einem hohen Energieverbrauch verbunden ist.
Aus der DE 198 46 946 AI ist eine Punktkontakt-Pendelsäge bekannt, mit der unter Verwendung eines konkaven Sägeblattes, welches pendelnd aufgehängt ist, ein Sägevorgang mit Punktkontakt ausführbar ist. Dabei verschiebt sich der Kontaktpunkt zwischen Werkstück und Trennwerkzeug stetig entlang des Werkstückes. Das Sägeblatt wird durch Rollenlager auf einer Zykloiden geführt, wobei sich die Ausrichtung des Trennwerkzeuges jedoch nicht ändert. Somit erfolgt eine Überlagerung einer Lateral- und Abrollbewegung. Die Form der Schnittkontur ist hierbei durch die Form des Sägeblattes vorgegeben und daher nicht variabel.
Besonders problematisch bei dieser Vorrichtung ist die pendelnde Aufhängung der Trennvorrichtung, da bei pendelnden Konstruktionen leicht seitliche Schwingungen entstehen, wodurch Scherkräfte erzeugt werden. Diese wirken belastend auf den Aufbau, haben einen erhöhten Materialverschleiß zur Folge und beeinflussen die Qualität des Schnittes negativ. Insbesondere beim Sägen von Wafern ist j edoch eine exakte Bearbeitung sehr wichtig. Des weiteren wird die maximale Arbeitsfrequenz durch die bei höheren Frequenzen auftretenden Massenträgheitskräfte stark be- grenzt. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Trennverfahren und eine Trennvorrichtung mit einem einfachen Aufbau und zugleich höherer Schnittgenauig- keit vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Trennverfahren gemäß Anspruch 1 bzw. durch eine Trennvorrichtung gemäß Anspruch 12 gelöst.
Bei dem Trennverfahren wird das Trennwerkzeug, welches von einem Werkzeugrahmen aufgenommen wird, derart geführt, dass sich die Längsenden des Trennwerkzeuges j eweils auf einer von zwei zueinander winkelig angeordneten Führungsebenen bewegen. Die zueinander winke- lige Anordnung der Führungsebenen bewirkt, dass durch eine Bewegung der Längsenden des Trennwerkzeuges ein Verschwenken des Werkzeuges um seine Querachse (y-Richtung) ausgeführt wird und gleichzeitig die Querachse eine Bogenbewegung ausübt. Die Zwangsbedingung, dass die Endbereiche des Trennwerkzeuges sich auf den vorgegebenen Führungs- ebenen bewegen müssen, bewirkt demnach eine Lateralbewegung des Trennwerkzeuges, welche mit einer Schwenkbewegung des Trennwerkzeuges um seine Querachse (y-Richtung) überlagert ist. Durch die Lateralbewegung des Trennwerkzeuges wird ein Sägevorgang ausgeführt, wobei durch die sich ständig ändernde Neigung des Trennwerkzeuges ein entlang des Werkstückes wandernder Punktkontakt realisiert wird. Der Kontaktpunkt des Trennwerkzeuges mit dem Werkstück verschiebt sich daher sowohl entlang des Werkstückes als auch entlang des Trennwerkzeuges, so dass der durch die Sägebearbeitung resultierende Abrieb (Materialverschleiß) gleichmäßig entlang der gesamten Länge des Trenn- Werkzeuges erfolgt. Mithilfe einer Zustellvorrichtung können das zu bearbeitende Werkstück und das Trennwerkzeug aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden.
Vorteilhaft gegenüber einer pendelnd aufgehängten Vorrichtung ist, dass die bei pendelnd aufgehängten Vorrichtungen häufig auftretenden Scher- kräfte, welche aus seitlichen Schwingungen des Systems resultieren, durch die starre Konstruktion der Führungsschienen der beschriebenen Trennvorrichtung weitgehend vermieden werden. Zudem weist die Vorrichtung einen relativ einfachen Aufbau auf und ist platzsparend gestaltet, da die Anordnung kaum mehr Platz einnimmt als den Raum, in dem das Werkzeug seine Bewegung ausführt, wohingegen bei Pendelsä- gen viel Platz für die pendelnde Aufhängung benötigt wird.
Zudem ist durch die Führung des Trennwerkzeuges mithilfe von auf Schienen gelagerten Führungswagen die Arbeitsfrequenz weniger stark eingeschränkt. Pendelsägen dagegen weisen aufgrund des großen Ab- standes des Aufhängepunktes vom Schwerpunkt des Trennwerkzeuges bekanntlich eine sehr niedrige Eigenfrequenz auf, wodurch die maximale Arbeitsfrequenz durch die bei höheren Frequenzen auftretenden Massenträgheitskräfte stark begrenzt wird.
Die Zustellung des Werkstückes mithilfe der Zustellvorrichtung erfolgt vorzugsweise zu den Zeitpunkten, zu denen sich das Trennwerkzeug in einer seiner beiden Extremstellungen befindet, d.h. wenn das Trennwerkzeug seine maximale Neigung gegenüber dem Werkstück erreicht hat. Das Trennwerkzeug befindet sich dann annähernd in einer der Führungsebenen. Diese Stellung stellt im Allgemeinen auch den Umkehrpunkt dar, d.h. den Punkt, in dem die Führungswagen und somit auch die Lateral- und Schwenkbewegung, ihre Richtung ändern und sich der Werkzeugrahmen zumindest für kurze Zeit in Ruhe befindet. Das Werkstück kann dann beispielsweise in Richtung des Trennwerkzeuges bewegt werden, ohne den Sägeprozess zu beeinträchtigen.
Aus demselben Grund bietet es sich an, eine eventuell gewünschte Änderung des Winkels zwischen den Führungsebenen durch Verschwen- kung der Führungsschienen um eine Achse parallel zur Querachse des Trennwerkzeuges (y-Richtung) zu eben diesem Zeitpunkt durchzuführen, in dem sich das Trennwerkzeug in einer seiner Extremstellungen befindet, wobei die Verschwenkung der Führungsschienen vorzugsweise jeweils um die Verbindungspunkte der Führungsschienen mit einem Maschinenbett erfolgt, auf dem die Führungsschienen befestigt sind. Um kompliziertere Schnittkonturen herzustellen, ist es jedoch auch denkbar, dass die Zustellung des Werkstückes und/oder die Winkelverstellung der Führungsschienen während der Bewegung des Trennwerkzeuges erfolgen.
Des weiteren kann es von Vorteil sein, die Werkstückaufnahme während des Bearbeitungsvorganges gegenüber der xy-Ebene geneigt zu positionieren, um beispielweise schräge Schnitte zu erzeugen.
Durch die Überlagerung einer Schwenk- und einer Lateralbewegung des Trennwerkzeuges, beschreibt der Kontaktpunkt des Trennwerkzeuges mit dem Werkstück eine bogenförmige Kurve. Je nach Einstellung der Neigung der Führungsschienen ist es demnach möglich, unterschiedlich geformte Schnittkonturen zu erzeugen.
Befindet sich die Schnittlinie der Führungsebenen beispielsweise oberhalb des Trennwerkzeuges, so ergeben sich je nach Größe des durch die Führungsebenen eingeschlossenen Winkels mehr oder weniger stark gekrümmte, konvexe Schnittkonturen.
Sind die Führungsschienen während der Durchführung des Verfahrens so angeordnet, dass die Schnittlinie der Führungsebenen unterhalb des Trennwerkzeugs liegt, so besteht die Möglichkeit, Schnitte zu erzeugen, welche die Form einer Vertiefung aufweisen. Dies kann dazu ausgenutzt werden, ein Werkstück mit Schnitten zu versehen, ohne den Rand des Werkstückes zu durchtrennen.
Das Verfahren wird vorzugsweise zur Bearbeitung von Wafern, insbesondere zur Chipvereinzelung, verwendet, ist aber keineswegs auf diese Anwendung beschränkt. So ist es zum Beispiel auch denkbar das Verfahren zur Bearbeitung großer Werkstücke einzusetzen, wie z.B. Werkstücke aus Stein, Metall oder Holz. Die Größe der Trennvorrichtung ist daher vom Anwendungsgebiet abhängig und kann sich im Bereich von wenigen Dezimetern bis hin zu einigen Metern erstrecken. Die Trennvorrichtung umfasst eine Werkstückaufnahme, welche mithilfe einer Zustellvorrichtung auf ein Trennwerkzeug zu oder von diesem weg bewegt werden kann und einen Werkzeugrahmen zur Aufnahme des Trennwerkzeuges. Kernstück der Vorrichtung ist eine Schienenanord- nung, welche zwei Führungsebenen bildet, die winkelig zueinander angeordnet sind. Die Schienenanordnung besteht aus einem Schienensatz oder mehreren, vorzugsweise aber zwei Schienensätzen, wobei ein Schienensatz j eweils zwei Führungsschienen umfasst, die winkelig zueinander angeordnet sind und die oben erwähnten Führungsebenen bilden. Auf den Führungsschienen sind Führungswagen, vorzugsweise ein Führungswagen pro Führungsschiene, bewegbar, welche derart mit dem Werkzeugrahmen verbunden sind, dass sich die Seiten des Werkzeugrahmens, welche die Längsenden des Trennwerkzeuges aufnehmen, auf den von den Führungsschienen gebildeten Führungsebenen bewegen können, und dass der Werkzeugrahmen gegenüber den Führungswagen verschwenkbar ist. Der Werkzeugrahmen überspannt dabei die Schienenanordnung.
Die Führungsebenen schließen idealerweise einen Winkel γ > 90° miteinander ein, so dass bei gleichbleibender Werkzeugrahmenlänge zu jeder Position eines Wagens auf der ihm zugehörigen Führungsschiene eine Position des ihm gegenüberliegenden Wagens auf der entsprechend gegenüberliegenden Führungsschiene existiert. Somit kann eine kontinuierliche Bewegung der Wagen entlang der Führungsschienen erfolgen.
Vorzugsweise sind die Führungsebenen derart angeordnet, dass sie einen übereinstimmenden Winkel r gegenüber der Oberfläche der Werkstück- aufnähme einschließen, d.h. die Endpunkte der Führungsschienen eines Schienensatzes bilden vorzugsweise ein gleichschenkeliges Dreieck. Somit wird eine symmetrische Bearbeitung des Werkstückes ermöglicht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Winkel zwischen den Führungsschienen und der Oberfläche der Werkstückaufnahme variabel sind. Dies kann realisiert werden, indem die Führungsschienen jeweils um eine Achse parallel zur Querachse des Trennwerkzeuges (y-Richtung) schwenkbar sind. Die Möglichkeit, die Neigung der Führungsschienen zu variieren, erlaubt die Bearbeitung von verschieden großen Werkstücken und ermöglicht eine Auswahl an unterschiedlich geformten Schnittkonturen, mit denen das Werkstück versehen werden kann. Es besteht also die Möglichkeit, die Vorrichtung individuell auf das zu bearbeitende Werkstück abzustimmen. Die Verstellung der Führungsschienen kann dabei manuell oder aber durch einen Motor erfolgen.
Die Schnittlinie der Führungsebenen befindet sich vorzugsweise oberhalb des Trennwerkzeuges. Mit einer solchen Anordnung können konve- xe Schnittkonturen erzeugt werden.
In einer speziellen Ausführung j edoch kann sich die Schnittlinie der Führungsebenen auch unterhalb des Trennwerkzeuges befinden. Auch ist es denkbar durch eine, wie oben beschriebene schwenkbare Anordnung der Führungsschienen, die Vorrichtung derart auszugestalten, dass die Füh- rungsschienen von einer Stellung mit einer Schnittlinie der Führungsebenen oberhalb des Trennwerkzeuges in eine Stellung mit einer Schnittlinie der Führungsebenen unterhalb des Trennwerkzeuges überführbar sind.
In einer besonderen Ausführungsform ist die Werkstückaufnahme neig- bar ausgeführt. Dadurch kann ein schräges Eindringen des Trennwerkzeuges in das Werkstück realisiert werden, um beispielsweise Schnitte zu erzeugen, welche schräg zur Oberfläche der Werkstückaufnahme orientiert sind.
Bei der Chipvereinzelung hat es sich als günstig erwiesen, die Werk- Stückaufnahme rotierbar auszugestalten. So können beispielsweise senkrecht zueinander orientierte Schnitte erzeugt werden, ohne dass das Werkstück von der Werkstückaufnahme entfernt oder nachjustiert werden muss.
Zur Aufnahme des Trennwerkzeuges in den Werkzeugrahmen weist der Werkzeugrahmen vorzugsweise eine Spannvorrichtung auf, wobei mehrere Trennwerkzeuge in einen Werkzeugrahmen aufgenommen sein können. Vorteilhaft ist es, wenn die Trennwerkzeuge einzeln auswechselbar sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind zwischen den einzelnen Trennwerkzeugen Distanzstücke platziert, so dass eine Anordnung der Trennwerkzeuge in einem definierten Abstand zueinander ermöglicht wird. Insbesondere für das Sägen von Wafern in der Mikroelektronik ist eine genaue Positionierung der Trennwerkzeuge wichtig. So werden z.B. für die Chipvereinzelung parallel zueinander und äqui- distant beabstandete Trennwerkzeuge benötigt.
Vorzugsweise finden in der Trennvorrichtung Trennwerkzeuge mit gerader Schneidkante Verwendung, d.h. die Schneidkante weist in diesem Fall keine gekrümmte Kontur auf.
Als Trennwerkzeuge können Trennblätter mit abrasivem Belag (bei- spielsweise mit Diamant- oder CBN-Beschichtung) verwendet werden.
Abhängig von der Art des Werkstückes kann es auch vorteilhaft sein ein Trennwerkzeug mit definierter Schneide einzusetzen, wie beispielsweise Sägeblätter oder Messer mit Kantenschliff.
Des weiteren können auch Trennwerkzeuge mit Profil eingesetzt werden. Somit können Profilschnitte erzeugt werden. Bei Verwendung von konventionellen Vorrichtungen (Schleifvorrichtungen) wird das Werkstück stark erhitzt. Besonders problematisch erweist sich diese thermische Belastung bei der Bearbeitung von Werkstücken aus Titan. Mithilfe des beschriebenen Verfahrens können unter Verwendung von entsprechend profilierten Trennwerkzeugen Profilschnitte hergestellt werden, wobei durch den Punktkontakt eine unnötige Hitzebelastung vermieden wird. Ein mögliches Anwendungsgebiet ist z.B. die Bearbeitung von Flugzeugturbinen. Hier werden am Ende der Turbinenschaufeln, zur Aufnahme der Schaufeln in ein Gehäuse, Tannenbaumprofile benötigt. Um eine möglichst effektive Ausnutzung der Vorrichtung bezüglich des Platzbedarfes zu gewährleisten, bietet es sich an, Trennwerkzeuge zu verwenden, bei denen sich die Schneidkante über die gesamte Länge des Trennwerkzeuges erstreckt.
Ebenso eignen sich auch Drähte als Trennwerkzeug. Dabei ist es günstig, die Drähte mit einer Vorschubeinrichtung zu versehen. Es ist z.B. denkbar, Endlosdrähte zu verwenden, die innerhalb des Werkzeugrahmens umlaufen. Dies bewirkt einen zusätzlichen Sägeeffekt und einen gleichmäßigen Materialverschleiß. Dafür ist es ausreichend, wenn die Drähte in ca. einer Minute einmal innerhalb des Werkzeugrahmens umlaufen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Trennvorrichtung;
Fig. 2a-d eine schematische Darstellung einzelner Momentaufnahmen während eines Punktkontakttrennvorganges;
Fig. 3a, b die Abhängigkeit der Schnittkonturen vom Winkel der Führungsebenen;
Fig. 4a einen Querschnitt eines Werkzeugrahmens;
Fig. 4b eine Draufsicht des Werkzeugrahmens;
Fig. 5a eine Seitenansicht eines mit abrasivem Belag beschichteten
Trennwerkzeuges;
Fig. 5b einen Querschnitt des mit abrasivem Belag beschichteten
Trennwerkzeuges.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Trennvorrichtung 1 zur Trennbearbeitung eines Werkstückes 13 mittels eines Trennwerkzeuges 6. Das Werkstück 13 befindet sich auf einer Werkstückaufnahme 2, welche mithilfe einer Zustellvorrichtung 3 in z-Richtung (also auf das Trennwerkzeug 6 zu oder von diesem weg) bewegt werden kann. Das Trennwerkzeug 6 ist in einem Werkzeugrahmen 5 eingespannt. Der Werkzeug- rahmen 5 ist, beispielsweise mittels Bolzen 18, derart mit Führungswagen 1 1 a, 1 1b verbunden, dass eine Verschwenkung des Werkzeugrahmens 5 gegenüber den Führungswagen 1 1 a, 1 1b möglich ist. Die Bewegung der Führungswagen 1 1 a, 1 1b erfolgt entlang von Führungsschienen 7a, 7b einer Schienenanordnung 7, welche auf einem Maschinenbett 4 so ange- ordnet ist, dass die Führungsschienen 7a, 7b einen Winkel γ > 90° miteinander einschließen. Die Position der Werkstückaufnahme 2 ist in den Figuren zentriert bezüglich der Führungsschienen 7a, 7b dargestellt. Dies ist j edoch nicht zwingend notwendig. Die Führungswagen 1 1 a, 1 1b sind entlang der Schienenanordnung 7 verfahrbar. Wird nun beispiels- weise einer der Führungswagen 1 1 a, 1 1b entlang der Schienenanordnung nach oben bewegt, so bewegt sich der ihm gegenüberliegende Führungswagen zwangsläufig entlang der Schienenanordnung 7 nach unten. Dies hat zur Folge, dass der Werkzeugrahmen 5 gegenüber seiner ursprünglichen Stellung gekippt und gleichzeitig lateral (in x-Richtung) bewegt wird. Jeder Position in x-Richtung ist daher eindeutig eine Neigung des Werkzeugrahmens 5 und damit auch des Trennwerkzeuges 6 zugeordnet. Es ergibt sich also eine sich ständig ändernde Lage und Neigung des Trennwerkzeuges 6 bezüglich des Werkstückes 13. Wird nun das Werkstück 13 mithilfe der Zustellvorrichtung 3 in Kontakt mit dem Trenn- Werkzeug 6 gebracht, so berühren sich das Werkstück 13 und das Trennwerkzeug 6 zu jedem Zeitpunkt während der Bewegung der Führungswagen 1 1 a, 1 1b unter einem anderen Winkel. Dies hat zur Folge, dass die Kontaktfläche zwischen dem Werkstück 13 und dem Trennwerkzeug 6 stets punktförmig ist.
Die Schienenanordnung 7 umfasst vorzugsweise vier Führungsschienen 7a, 7b, von denen jeweils zwei parallel sind und eine Führungsebene 8 bzw. 9 bilden, wobei auf jeder Führungsschiene 7a, 7b ein Führungswa- gen 1 1 a, 1 1b bewegbar ist. Die Führungsebenen 8, 9 sind zueinander angestellt und schließen den Winkel γ ein. Um einen Trennvorgang auszuführen, müssen die Führungswagen 1 1 a, 1 1b entlang der Schienenanordnung 7 hin- und herbewegt werden. Dies geschieht, beispielsweise bei einer Waferbearbeitung, mit einer Frequenz von vorzugsweise Vi bis 10 Hz.
Bei geeigneter Momentenlagerung des Werkzeugrahmens 5 gegen Kippmomente um die x-Achse ist es auch denkbar, die Vorrichtung mit nur zwei Führungsschienen 7a, 7b und zwei Führungswagen 1 1a, 1 1b auszu- statten.
Fig. 2a bis d zeigen den Bewegungsablauf eines Trennwerkzeuges 6 am Beispiel eines quaderförmigen Werkstückes 13 und verdeutlichen das Wandern eines Kontaktpunktes 21 während der Bewegung des Trennwerkzeuges 6, wobei in der Abbildung auf die Darstellung des Werk- zeugrahmens 5 und der Führungswagen 1 1 a, 1 1b verzichtet wurde.
In der Ausgangsstellung (Fig. 2a) befindet sich das Trennwerkzeug 6 in seiner rechten Extremposition. Das Trennwerkzeug 6 bzw. dessen Schneidkante 20 schließt in dieser Position den maximalen Winkel mit der Oberfläche 17 der Werkstückaufnahme 2 ein und befindet sich an- nähernd in der ersten Führungsebene 8. Das Werkstück 13 wird mittels der Zustellvorrichtung 3 so weit in Richtung des Trennwerkzeuges 6 bewegt, bis das Trennwerkzeug 6 und das Werkstück 13 Kontakt haben. Der Kontaktpunkt 21 des Trennwerkzeuges 6 mit dem Werkstück 13 befindet sich an der rechten Kante des Werkstückes 13.
Bewegt sich nun das rechte Längsende 22 des Trennwerkzeuges 6 entlang der Schienenanordnung 7 nach oben, so bewegt sich das linke Längsende 23 des Trennwerkzeuges 6 entlang der Schienenanordnung 7 nach unten, so dass sich der Winkel zwischen der Oberfläche 17 der Werkstückaufnahme 2 und der Schneidkante 20 verkleinert und das Trennwerkzeug um seine Querachse 16 verschwenkt wird. Durch die Bewegung der Längs- enden 22, 23 entlang der Führungsebenen 8, 9 führt das Trennwerkzeug 6 einen Sägevorgang an der Kontaktzone aus. Da das Trennwerkzeug 6 aufgrund der Geometrie der Anordnung eine bogenförmige Bewegung ausführt, verliert es durch die Neigungsänderung und der damit verbun- denen Bewegung nach oben (z-Richtung) zunächst den Kontakt mit dem Werkstück 13 (Fig. 2b). Der rechte Kantenbereich des Werkstückes ist bereits angesägt, wobei die Schnitttiefe von dem Druck abhängt, mit dem das Werkstück gegen das Trennwerkzeug gedrückt wird.
Nähert sich das Trennwerkzeug nun seiner linken Extremstellung (Fig. 2c), so bildet sich erneut ein Kontaktpunkt 21 des Trennwerkzeuges 6 mit dem Werkstück 13 aus, und zwar an der linken Kante des Werkstückes 13. Das Werkstück 13 kann nun mithilfe der Zustellvorrichtung 3 weiter in Richtung des Trennwerkzeuges 6 (z-Richtung) bewegt werden, so dass der Schnitt im nächsten Schneidgang vertieft werden kann. Das Trennwerkzeug 6 kann dann erneut über das Werkstück geführt werden.
Je weiter das Werkstück 13 in Richtung des Trennwerkzeuges 6 verfahren wird, desto länger ist das Trennwerkzeug 6 in Kontakt mit dem Werkstück 13. Die Kontaktdauer erhöht sich daher bei jedem Durchlauf.
Da sich die Neigung des Trennwerkzeuges 6 mit jeder Bewegung der Führungswagen 1 1 entlang der Schienenanordnung 7 verändert, ist die momentane Kontaktfläche des Trennwerkzeuges 6 mit dem Werkstück 13 immer punktförmig. Auf diese Weise entsteht eine bogenförmige (konvexe) Schnittkontur, wie in Fig. 2d dargestellt.
Fig. 3a, 3b verdeutlichen, dass durch die Wahl des Winkels ' zwischen den Führungsebenen 8, 9 und der Oberfläche der Werkstückaufnahme 2 stärker oder schwächer gekrümmte Schnittkonturen erzeugt werden können. Die Krümmung der Schnittkontur wird umso stärker, je größer der Winkel ' gewählt wird. Fig. 3a zeigt beispielsweise die Schnittkontur eines Werkstückes mit '=45°. Bei kleineren Winkeln α' dagegen, erhält man Schnittkonturen mit entsprechend schwächeren Krümmungen (Fig. 3b, α '=10°).
Bei Verwendung eines Trennwerkzeuges 6 mit entsprechend auf die Oberflächenkontur des Werkstückes 13 abgestimmte „gekrümmte" Schneidkante 20, ist es auch möglich eine beispielsweise gewölbte Kon- tur des Werkstückes 13 bei Beibehaltung eines Punktkontaktes zu begradigen.
Neben konvexen Schnittkonturen ist es bei geeigneter Einstellung der Schienenanordnung 7 auch möglich muldenförmige Schnittkonturen zu erzeugen. Dazu werden die Führungsschienen 7a, 7b in eine Position gebracht, in der sich die Führungsebenen 8, 9 unterhalb des Trennwerkzeuges 6 schneiden, d.h. die Führungsschienen 7a, 7b laufen dann also nach unten hin spitz zu. Auf diese Weise ist es möglich ein Werkstück 13 mit Schnitten zu versehen, ohne dabei den Rand des Werkstückes 13 zu durchtrennen. Da der erste Kontakt des Trennwerkzeuges 6 mit dem Werkstück 13 in diesem Fall mit einem äußeren Kantenbereich 24 des Trennwerkzeuges 6 erfolgt (Fig. 5a), ist es vorteilhaft, wenn sich die Schneidkante 20 des Trennwerkzeuges 6 (beispielsweise der abrasive Belag 15) über die gesamte Länge des Trennwerkzeuges 6 erstreckt, so dass ein Kontakt mit einem nicht abtragenden Teil der Vorrichtung vermieden wird.
Bei der Durchführung des Verfahrens, wie es anhand der Fig. 2a-d beschrieben ist, ergibt sich unter Verwendung nach unten spitz zulaufender Führungsschienen 7a, 7b eine in etwa V-förmige Schnittkontur. Es ist jedoch auch denkbar, das Werkstück 13 nicht nur in z-Richtung sondern während der Bearbeitung in geeigneter Weise auch in x-Richtung zu bewegen, um eine andere Muldenform der Schnittkontur zu erreichen.
Mit der beschriebenen Vorrichtung ist es also möglich, unter Verwendung von Trennwerkzeugen 6 mit geraden Schneidkanten 20, Punkfkon- takt-Trennvorgänge mit beliebig geformten (insbesondere quaderförmi- gen) Werkstücken 13 durchzuführen. Trennwerkzeuge 6 mit gerader Schneidkante 20 haben den Vorteil, dass sie kostengünstig erhältlich und universell einsetzbar sind. Abweichend von der geradlinigen Ausbildung der Schneidkante 20 bei dem in den Figuren dargestellten Trennwerkzeug 6 ist es auch möglich, Schneidkanten 20 vorzusehen, die eine in der Schnittebene gekrümmte Kontur aufweisen, solange die Kontur der Schneidkante 20 und die Kontur der Werkstückoberfläche in der Schnittebene unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen und die Schneidkante 20 des Trennwerkzeuges 6 eine im Wesentlichen zweidimensionale Kontur besitzt. Abweichungen von der zweidimensionalen Ausbildung sind insoweit möglich, als eine Relativbewegung zwischen der Schneidkante 20 und dem Werkstück 13 zur Ausführung des Trenn- bzw. Sägevorganges nicht behindert wird.
Die Führung des Trennwerkzeuges 6 auf einer variablen Schienenanord- nung 7 erlaubt mit einfachen Mitteln eine flexible Gestaltung der Schnittkonturen und daher zahlreiche Einsatzmöglichkeiten der Trennvorrichtung 1. So kann das Verfahren nicht nur in der Mikroelektronik zum Bearbeiten von Wafern, sondern auch beispielsweise in der Metallindustrie oder beim Bearbeiten von Granitblöcken eingesetzt werden.
Die maximale Länge des zu bearbeitenden Werkstückes 13 ergibt sich aus dem Abstand der in den jeweiligen Extremstellungen äußeren Längsenden 22 und 23 des Trennwerkzeuges 6. Die maximale Werkstücklänge β b/UdKπ∞.) er§lbt Sich d Iln durch
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Fig. 4a, 4b zeigen einen Querschnitt bzw. eine Draufsicht eines Werk- zeugrahmens 5. Im Werkzeugrahmen 5 befindet sich eine Spannvorrichtung 19, mit deren Hilfe das Trennwerkzeug 6 in den Werkzeugrahmen 5 eingespannt wird. Die Bolzen 18 dienen zur Lagerung des Werkzeugrahmens 5 in den Führungswagen 1 1. Bei vielen Anwendungen ist es vorteilhaft mehrere Trennwerkzeuge 6 in einen Werkzeugrahmen 5 einzu- spannen. Um einen definierten Abstand zwischen den einzelnen Trenn- Werkzeugen 6 zu gewährleisten, können Distanzstücke 12 zwischen den Trennwerkzeugen 6 angeordnet werden, so dass die Trennwerkzeuge 6 auch unter Belastung nicht gegeneinander verrutschen können. Die Trennwerkzeuge 6 und Distanzstücke 12 sind einzeln auswechselbar, so dass sowohl die Anzahl der Trennwerkzeuge 6 als auch die Abstände zwischen den Trennwerkzeugen 6 frei wählbar sind.
Ein geeignetes Trennwerkzeug 6 ist beispielhaft in Fig. 5a, 5b gezeigt. Es handelt sich hier um eine Trennscheibe, die zur Ausbildung einer Schneide mit einem abrasiven Belag 15 (z.B. CBN oder Diamant) be- schichtet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Trennverfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes (13) auf einer Werkstückaufnahme (2) mit einem Trennwerkzeug (6), wobei die
Längsenden des Trennwerkzeuges (6) jeweils auf einer von zwei zueinander winkelig angeordneten Führungsebenen (8, 9) geführt werden, so dass das Trennwerkzeug (6) um seine Querachse (16) verschwenkt wird und die Querachse (16) eine Bogenbewegung ausführt und eine relative Zustellbewegung zwischen Werkstück
(13) und Führungsebenen (8, 9) mittels einer Zustellvorrichtung (3) erfolgt.
2. Trennverfahren nach Anspruch 1, dadurch g ekennz eichnet, dass die Zustellbewegung des Werkstückes (13) in den Extremstellungen des Trennwerkzeuges (6), d.h. in den Stellungen, in denen das Trennwerkzeug (6) einen maximalen Winkel mit der Oberfläche (17) der Werkstückaufnahme (2) einschließt, erfolgt.
3. Trennverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch g ekennz eichnet, dass in den Extremstellungen des Trennwerkzeuges (6) eine Winkelveränderung der Führungsebenen (8, 9) bezüglich der Oberfläche (17) der Werkstückaufnahme (2) erfolgt.
4. Trennverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g ekennz eichnet, dass die Werkstückaufnahme (2) während der Bearbeitung geneigt wird.
5. Trennverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g ekennz eichnet, dass Schnitte erzeugt werden, die eine konvexe Form aufweisen.
6. Trennverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g ekennz ei chnet, dass Schnitte erzeugt werden, die die Form einer Vertiefung aufweisen.
7. Trennverfahren nach Anspruch 6, dadurch g ekennz eichnet, dass während der Materialbearbeitung Schnitte erzeugt werden, wobei der Rand des Werkstückes (13) unversehrt bleibt.
8. Trennverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g ekennz eichnet, dass das Verfahren zur Bearbeitung von Wafern, insbesondere zur Chipvereinzelung, verwendet wird.
9. Trennverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch g ek ennz ei chnet, dass das Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken (13) aus Holz verwendet wird.
10. Trennverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch g ek ennz eichnet, dass das Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken (13) aus Stein verwendet wird.
11. Trennverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch g ekennz eichnet, dass das Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken (13) aus Metall verwendet wird.
12. Trennvorrichtung (1) umfassend eine Werkstückaufnahme (2), einen Werkzeugrahmen (5) zur Aufnahme zumindest eines Trennwerkzeuges (6), eine Schienenanordnung (7) mit zwei Führungsebenen (8, 9), welche winkelig zueinander angeordnet sind und vom Werkzeugrahmen (5) überspannt werden, welcher Längsenden des Trennwerkzeuges (6) aufnimmt, und schwenkbar mit Führungswagen (11) verbunden ist, die jeweils einer der Führungsebenen (8, 9) zugeordnet und längs der Schienenanordnung (7) bewegbar sind, und eine Zustellvorrichtung (3) für die Bewegung der Werkstückaufnahme (2) oder der Schienenanordnung (7) in Richtung quer zu einer Oberfläche (17) der Werkstückaufnahme (2).
13. Trennvorrichtung nach Ansprüche 12, dadurch g ek ennz ei chnet, dass die Führungsebenen (8, 9) einen Winkel γ > 90° miteinander einschließen.
14. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch g ek ennz ei chnet, dass die Führungsebenen (8, 9) einen übereinstimmenden Winkel gegenüber der Oberfläche (17) der Werkstückaufnahme (2) aufwei- sen.
15. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch g ekennz ei chnet, dass die Neigungswinkel zwischen den Führungsebenen (7a, 7b) und der Oberfläche (17) der Werkstückaufnahme (2) variabel sind.
16. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch g ekennz ei chnet, dass sich die Schnittlinie (14) der Führungsebenen (8, 9) oberhalb des Trennwerkzeuges (6) befindet.
17. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch g ekennz ei chnet, dass sich die Schnittlinie (14) der Führungsebenen (8, 9) unterhalb des Trennwerkzeuges (6) befindet.
18. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch g ekennz ei chnet, dass die Werkstückaufnahme (2) neigbar ausgeführt ist.
19. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch g ekennz ei chnet, dass die Werkstückaufnahme (2) rotierbar ausgeführt ist.
20. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch g ekennz ei chnet, dass der Werkzeugrahmen (5) eine Spannvorrichtung (19) für das Trennwerkzeug (6) umfasst.
21. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch g ekennz ei chnet, dass mehrere Trennwerkzeuge (6) im Werkzeugrahmen (5) aufgenommen und einzeln auswechselbar sind.
22. Trennvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Trennwerkzeugen (6) Distanzstücke (12) angeordnet sind.
23. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch g ekennz ei chnet, dass das Trennwerkzeug (6) eine gerade Schneidkante (20) auf- weist.
24. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch g ekennz ei chnet, dass als Trennwerkzeuge (6) Trennblätter mit abrasivem Belag (15) Verwendung finden.
25. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüchen bis 23, dadurch g ekennz ei chnet, dass Trennwerkzeuge (6) mit definierter Schneide Verwendung finden.
26. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüchel2 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass Trennwerkzeuge (6) mit Profil Verwendung finden.
27. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schneidkante (20) des Trennwerkzeuges (6) über die gesamte Länge des Trennwerkzeuges (6) erstreckt.
28. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennwerkzeug (6) Draht Verwendung findet.
29. Trennvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht mit einer Vorschubeinrichtung versehen ist.
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